JP2001207171A - 液晶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来技術の欠点を持たないかまたは少ない程
度にしか示さず、同時に、非常に高い固有抵抗および低
いしきい値電圧を有する型のＭＬＣ、ＴＶ、または、Ｓ
ＴＮディスプレー用の媒体を提供する。 【解決手段】 本発明は、正の誘導体異方性を持った極
性化合物の混合物を基材とする液晶媒体に関するもので
あり、この液晶媒体は一般式Ｉ 【化１】 【化２】 請求項１に定義した通りである)で表される１種、また
はそれ以上の化合物からなることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶媒体および該
媒体を電気光学的目的に使用すること、ならびに該媒体
を含有するディスプレイに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶は、特に、このような物質の光学的
性質を印加電圧によって変えることができるので、ディ
スプレイ装置の誘電体として使用される。液晶に基づく
電気光学装置は、当業者に非常によく知られており、種
々の効果に基づくことができる。このような装置の例
は、動的散乱を有するセル、ＤＡＰ（配向相の変形）セ
ル、ゲスト／ホストセル、ＴＮ（ねじれネマチック）セ
ル、ＳＴＮ（超ねじれネマチック）セル、ＳＢＥ（超複
屈折効果）セルおよびＯＭＩ（光学モード干渉）セルで
ある。もっとも一般的なディスプレイ装置は、スチャッ
ド−ヘルフリッチ効果に基づくものであり、ねじれネマ
チック構造を持っている。

【０００３】液晶材料は、良好な化学的および熱的安定
性ならびに電場および電磁放射に対する良好な安定性を
持っていなければならない。さらに、液晶物質は比較的
低い粘度を持ち、セル中で短いアドレシング時間、低い
しきい電圧および高いコントラストを与えるものでなけ
ればならない。

【０００４】さらに、液晶物質は、通常の動作温度、す
なわち室温以上および以下の可能な最大範囲で適切な中
間相、たとえば、前記セルに対してネマチックまたはコ
レステリック中間相を持っていなければならない。液晶
は、一般に多数の成分の混合物の形で使用されているの
で、各成分が互いに容易に混合できることが重要であ
る。導電性、誘電的異方性および光学的異方性のような
その他の性質は、セルの型および応用分野によって異な
った要求を満たさなければならない。たとえば、ねじれ
ネマチック構造を持つセル用の材料は、正の誘電的異方
性、および低い導電性を持っていなければならない。

【０００５】たとえば、大きな正の誘電的異方性、広い
ネマチック相、比較的低い複屈折、非常に高い固有抵
抗、良好な紫外線および温度安定性、および低い蒸気圧
を持つ媒体は、個々のピクセルをスイッチするための集
積非線形素子を持つマトリックス液晶ディスプレイ（Ｍ
ＬＣディスプレイ）にとって望ましいものである。

【０００６】この型のマトリックス液晶ディスプレイは
公知である。個々のピクセルを個別にスイッチするため
に使用することのできる非線形素子の例は、活性素子
（すなわちトランジスタ）である。これは、以下に「活
性マトリックス」として表され、２つの型の間に区別が
ある。１．基質としてのシリコンウエハ上のＭＯＳ（金
属酸化物半導体）またはその他のダイオード、２．基質
としてのガラス板上の薄層トランジスタ（ＴＦＴｓ）。
種々の部分ディスプレイのモジュール組立体であって
も、その接合点で問題があるので基質材料として単結晶
シリコンを使用するとディスプレイの寸法が制限され
る。

【０００７】より有望な、好ましい、型２の場合に、使
用される電子光学的効果は、通常ＴＮ効果である。２つ
の技術の間に、次のような区別がある。たとえばＣｄＳ
ｅのような化合物半導体からなるＴＦＴか、または、多
結晶またはアモルファスシリコンを基材とするＴＦＴで
ある。

【０００８】ＴＦＴマトリックスは、ディスプレイの一
方のガラス板の内側に適用されるが、他方のガラス板は
その内側に透明対電極を備えている。ピクセル電極の寸
法を比較すると、ＴＦＴは非常に小さく、実際上、画像
に悪影響がない。この技術は、充分なカラー互換性画像
ディスプレイに拡張することができ、このディスプレイ
においては、赤、緑、および青フィルターのモザイク
が、各フィルター要素がスイッチ可能なピクセルに対向
して位置するように配置されている。ＴＦＴディスプレ
イは、透過における直交偏光子を備えたＴＮセルとして
通常作動し、背後から照明される。

【０００９】ここで、ＭＬＣディスプレイという用語
は、集積非線形素子を含む任意のマトリックスディスプ
レイを包含し、すなわち活性マトリックスのほかに、バ
リスタまたはダイオード（ＭＩＭ＝金属−絶縁体−金
属）のような受動素子を含むディスプレイも包含する。

【００１０】この型のＭＬＣディスプレイは、特に、Ｔ
Ｖへの応用（たとえば、ポケットＴＶセット）またはコ
ンピュータ使用のための高度情報ディスプレイ（ラップ
トップ）および自動車または航空機の構造物において適
している。コントラストの角度依存性および応答時間に
関する問題のほかに、液晶混合物の不適切な固有抵抗の
故にＭＬＣディスプレイ内に問題が生じる（TOGASHI,
S., SEKIGUCHI, K., TANABE, H., YAMAMOTO, E., SORIM
ACHI, K., TAJIMA, E., WATANABE, H., SHIMIZU, H., P
roc. Eurodisplay 84,１９８４年 ９月、「２段階ダイ
オードリングにより制御された２１０−２８８マトリッ
クスＬＣＤ」、第１４１ページ以下、パリ。STROMER,
M, Proc. Eurodisplay 84,１９８４年、９月「テレビ用
液晶ディスプレイのマトリックス・アドレス用薄層フィ
ルムトランジスタの設計」、第１４５ページ以下、パ
リ）。ＭＬＣディスプレイのコントラストは、抵抗の低
下につれて低下し、残像消去の問題が生じる。液晶混合
物の固有抵抗は、ディスプレイの内面との相互作用によ
りＭＬＣディスプレイの寿命の間に一般に低下するの
で、受容可能な使用寿命を得るためには、高い（初期）
抵抗が極めて重要である。特に、低電圧混合物の場合に
は、従来、非常に高い固有抵抗を得る事ができなかっ
た。さらに、固有抵抗は温度上昇とともに、かつ加熱お
よび／または紫外線照射への露出後にできるだけ増加の
少ないことが重要である。また、特に、従来技術の混合
物の低温特性は、不利なものである。結晶化および／ま
たはスメチック相が低温であっても生じないこと、およ
び粘度の温度依存性ができるだけ少ないことが要求され
る。したがって、従来技術のＭＬＣディスプレイは、現
在の要求を満たしていない。

【００１１】したがって、非常に高い固有抵抗を持つと
同時に広い動作温度範囲、低温であっても短い応答時間
そして低いしきい値電圧を持つが、前記の不利な点を有
しないか、または少ない程度にしか示さないようなＭＬ
Ｃディスプレイに対する大きな要求が続いている。

【００１２】ＴＮ（Schadt-Helfrich）セルの場合、セ
ル内で次の利点を促進する媒体が望まれている。 −拡張されたネマチック相領域（特に、低温に低下す
る） −極低温におけるスイッチ性（戸外使用、自動車、アビ
オニクス） −紫外線露出時の増加された安定性（長い寿命）。従来
技術の有用な媒体は、同時にその他のパラメータの維持
を達成して前記の利点を得ることはできない。

【００１３】超ねじれたセル（ＳＴＮ）の場合、より大
きなマルチプレックス性、および／または低いしきい値
電圧、および／またはより広いネマチック相領域（特に
低温時）を達成可能な媒体が望まれている。この目的の
ために、さらに拡張された有効なパラメータ範囲（透明
点、スメクチック−ネマチック転位点または融点、粘
度、誘電体品質、弾性品質）が熱望されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、特
に、前記の欠点を持たないか、または少ない程度にしか
示さず、そして好ましくは同時に非常に高い固有抵抗、
および低いしきい値電圧を有する型のＭＬＣ、ＴＮ、ま
たはＳＴＮディスプレイ用の媒体を提供することであ
る。特に、式（Ｉ）の化合物を使用して、非常に良好な
Ｖ_th/rl比を有する低Ｖ_th混合物を作ることができる。
新規媒体をディスプレイに使用するときに上記の目的を
達成できることがわかった。

【００１５】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明は、
正の誘電体異方性を持つ極性化合物の混合物を基材とす
る液晶媒体に関するものであり、この液晶媒体は一般式
（Ｉ）

【化６】 （式中、Ｒは１個から１２個の炭素原子を有するアルキ
ル基であり、このアルキル基は非置換かまたはＣＮまた
はＣＦ_３により単置換されているか、またはハロゲンに
より少なくとも単置換され、また、これらの基の中の１
個、または２以上のＣＨ_２基が互いに独立して、−Ｏ
−、−Ｓ−、

【化７】

【化８】 により、酸素原子が互いに直結しないように置換されて
いてもよく、Ｌ^1〜4はそれぞれ互いに独立してＨ、また
はＦを表し、ＸはＦ、Ｃｌ、ＣＨ、ＯＣＮ、ＮＣＳ、Ｓ
ＣＮ、６個までの炭素原子を有するハロゲン化アルキル
基、ハロゲン化アルケニル基、ハロゲン化アルコキシ基
またはハロゲン化アルケニルオキシ基であり、Ｕは０ま
たは１である）で表される１種、またはそれ以上の化合
物を含むことを特徴としている。

【００１６】式（Ｉ）の化合物は広範囲の応用性を持っ
ている。置換基の選択により、これらの化合物は液晶媒
体を主として構成する基材として作用するものである。
しかしながら、式（Ｉ）の化合物は、例えば前記型の誘
電体の誘電的、および／または光学的異方性を変えるた
め、および／またはそのしきい値電圧、および／または
その粘度を最適化するために、他の群の化合物の液晶基
材に添加することもできる。式（Ｉ）の化合物は純粋な
状態で無色であり、また電子光学的用途に好ましい温度
領域においての液晶中間相を形成する。これらの化合物
は化学的、熱的および光に対して安定である。

【００１７】Ｒ¹がアルキル基および／またはアルコキ
シ基であるときに、これらの基は直鎖状、または分枝状
であってもよい。好ましくは直鎖状であって炭素原子を
２個、３個、４個、５個、６個または７個持ち、したが
って好ましくはエチル基、プロピル基、ブチル基、ペン
チル基、ヘキシル基、ヘプチル基、エトキシ基、プロポ
キシ基、ブトキシ基、ペントキシ基、ヘキソキシ基また
はヘプトキシ基であり、さらにメチル基、オクチル基、
ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、メト
キシ基、オクトキシ基、ノノキシ基、デコキシ基またウ
ンデコキシ基である。

【００１８】オキサアルキル基は好ましくは直鎖状２−
オキサプロピル（＝メトキシメチル）基、２−（＝エト
キシメチル）基、または３−オキサブチル（＝２−メト
キシエチル）基、２−、３−または４−オキサペンチル
基、２−、３−、４−または５−オキサヘキシル基、２
−、３−、４−、５−または６−オキサヘプチル基、２
−、３−、４−、５−、６−または７−オキサオクチル
基、２−、３−、４−、５−、６−、７−または８−オ
キサノニル基、あるいは、２−、３−、４−、５−、６
−、７−、８−または９−オキサデシル基である。

【００１９】Ｒ¹が、１個のＣＨ_２基が−ＣＨ＝ＣＨ−
によって置換されているようなアルキル基であるとき
に、この基は直鎖状または分枝状であってもよい。好ま
しくは直鎖状であって、炭素原子を２個から１０個持
つ。したがって、この基は特にビニル基、プロプ−１−
または−２−エニル基、ブト−１−、−２−または−３
−エニル基、ペント−１−、−２−、−３−または−４
−エニル基、ヘキシ−１−、−２−、−３−、−４−ま
たは−５−エニル基、ヘプト−１−、−２−、−３−、
−４−、−５−または−６−エニル基、オクト−１−、
−２−、−３−、−４−、−５−、−６−または−７−
エニル基、ノナ−１−、−２−、−３−、−４−、−５
−、−６−、−７−または−８−エニル基、またはデセ
−１−、−２−、−３−、−４−、−５−、−６−、−
７−、−８−または−９−エニル基である。

【００２０】Ｒが、１個のＣＨ_２基が−Ｏ−によって置
換され、そして１個のＣＨ_２基が−ＣＯ−によって置換
されているようなアルキル基であるときに、これらの基
は隣接していることが好ましい。したがって、この基は
１個のアシルオキシ基−ＣＯ−Ｏ−または１個のオキシ
カルボニル基−Ｏ−ＣＯ−を持っている。これらの基は
好ましくは直鎖状であって、炭素原子を２個から６個持
つ。したがってこれらの基は特にアセトキシ基、プロピ
オニルオキシ基、ブチリルオキシ基、ペンタノイルオキ
シ基、ヘキサノイルオキシ基、アセトキシメチル基、プ
ロピオニルオキシメチル基、ブチリルオキシメチル基、
ペンタノイルオキシメチル基、２−アセトキシエチル
基、２−プロピオニルオキシエチル基、２−ブチリルオ
キシエチル基、３−アセトキシプロピル基、３−プロピ
オニルオキシプロピル基、４−アセトキシブチル基、メ
トキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキ
シカルボニル基、ブトキシカルボニル基、ペントキシカ
ルボニル基、メトキシカルボニルメチル基、エトキシカ
ルボニルメチル基、プロポキシカルボニルメチル基、ブ
トキシカルボニルメチル基、２−（メトキシカルボニ
ル）エチル基、２−（エトキシカルボニル）エチル基、
２−（プロポキシカルボニル）エチル基、３−（メトキ
シカルボニル）プロピル基、３−（エトキシカルボニ
ル）プロピル基または４−（メトキシカルボニル）ブチ
ル基である。

【００２１】Ｒ¹が、１個のＣＨ_２基が非置換か、また
は置換された−ＣＨ＝ＣＨ−であって、隣接するＣＨ_２
基がＣＯまたはＣＯ−ＯまたはＯ−ＣＯによって置換さ
れているようなアルキル基であるときに、この基は直鎖
状または分枝状であってよい。好ましくは、この基は、
直鎖状であって、４個から１２個の炭素原子を持つ。し
たがって、これらの基は特にアクリロイルオキシメチル
基、２−アクリロイルオキシエチル基、３−アクリロイ
ルオキシプロピル基、４−アクリロイルオキシブチル
基、５−アクリロイルオキシペンチル基、６−アクリロ
イルオキシヘキシル基、７−アクリロイルオキシヘプチ
ル基、８−アクリロイルオキシオクチル基、９−アクリ
ロイルオキシノニル基、１０−アクリロイルオキシデシ
ル基、メタクリロイルオキシメチル基、２−メタクリロ
イルオキシエチル基、３−メタクリロイルオキシプロピ
ル基、４−メタクリロイルオキシブチル基、５−メタク
リロイルオキシペンチル基、６−メタクリロイルオキシ
ヘキシル基、７−メタクリロイルオキシヘプチル基、８
−メタクリロイルオキシオクチル基および９−メタクリ
ロイルオキシノニル基である。

【００２２】Ｒ¹がＣＮまたはＣＦ_３によって単置換さ
れたアルキル基またはアルケニル基であるときに、この
基は好ましくは直鎖状である。ＣＮまたはＣＦ_３による
置換は所望の位置で行われる。Ｒ¹がハロゲンによって
少なくとも単置換されたアルキル基またはアルケニル基
であるときに、この基は好ましくは直鎖状であり、ハロ
ゲンは好ましくはＦまたはＣｌである。多置換の場合に
ハロゲンは好ましくはＦである。得られる基にはパーフ
ルオロ化された基も含まれる。単置換の場合にフッ素ま
たは塩素置換成分は任意所望の位置にあるが、好ましく
はω−位に存在する。

【００２３】重付加反応に適している側鎖基Ｒ^１を含有
する式Ｉの化合物は液晶重付加生成物を製造するのに適
している。分枝した側鎖基Ｒ¹を含有する式Ｉの化合物
は、通常の液晶基材物質中でより良好な溶解度を有する
ので場合により重要であるが、光学的に活性であると特
にキラル・ドープ（Chiral dope）として重要である。
この型のヌメクチック化合物は強誘電体物質の成分とし
て適している。Ｓ_A相を持つ式Ｉの化合物は例えば熱ア
ドレスディスプレイに適している。

【００２４】この型の分枝状基は通常１個以下の分枝鎖
を含有する。好ましい分枝状基Ｒ¹はイソプロピル基、
２−ブチル基（＝１―メチルプロピル基）、イソブチル
基（＝２―メチルプロピル基）、２−メチルブチル基、
イソペンチル基（＝３―メチルブチル基）、２−メチル
ペンチル基、３−メチルペンチル基、２−エチルヘキシ
ル基、２−プロピルペンチル基、イソプロポキシ基、２
−メチルプロポキシ基、２−メチルブトキシ基、３−メ
チルブトキシ基、２−メチルペントキシ基、３−メチル
ペントキシ基、２−エチルヘキソキシ基、１−メチルヘ
キソキシ基および１−メチルヘプトキシ基である。

【００２５】Ｒ¹が２個またはそれ以上のＣＨ_２基が−
Ｏ−および／または−ＣＯ−Ｏ−によって置換されてい
るようなアルキル基であるときに、この基は直鎖状また
は分枝状であって良い。この基は、好ましくは分枝状で
３個から１２個の炭素素子を持つ。したがって、これら
の基は特にビスカルボキシメチル基、２，２―ビスカル
ボキシエチル基、３，３−ビスカルボキシプロピル基、
４，４−ビスカルボキシブチル基、５，５−ビスカルボ
キシペンチル基、６，６−ビスカルボキシヘキシル基、
７，７−ビスカルボキシヘプチル基、８，８−ビスカル
ボキシオクチル基、９，９−ビスカルボキシノニル基、
１０，１０−ビスカルボキシデシル基、ビス（メトキシ
カルボニル）メチル基、２，２−ビス（メトキシカルボ
ニル）エチル基、３，３−ビス（メトキシカルボニル）
プロピル基、４，４−ビス（メトキシカルボニル）ブチ
ル基、５，５−ビス（メトキシカルボニル）ペンチル
基、６，６−ビス（メトキシカルボニル）ヘキシル基、
７，７−ビス（メトキシカルボニル）ヘプチル基、８，
８−ビス（メトキシカルボニル）オクチル基、ビス（エ
トキシカルボニル）メチル基、２，２−ビス（エトキシ
カルボニル）エチル基、３，３−ビス（エトキシカルボ
ニル）プロピル基、４，４−ビス（エトキシカルボニ
ル）ブチル基および５，５−ビス（エトキシカルボニ
ル）ヘキシル基である。

【００２６】式Ｉの化合物は、一般文献（例えば、Houb
en-Weyl、「有機化学の方法」、George-Thieme出版社、
シュツットガルト、のような標準的著作）やドイツ特許
第１９９０６２５４号Ａ１明細書に記載されているよう
に、それ自体既知の方法により、既知であり当該反応に
適している反応条件下で製造される。またそれ自体は既
知であるが、ここではそれ以上詳しく記載しない変法も
利用することができる。

【００２７】本発明はまた前記の型の媒体を含有してい
る電気光学的ディスプレイ（特に、枠と一緒になって、
セル、外板上の個々のピクセルをスイッチするための集
積非線形要素、および正の誘電体異方性、およびセル中
に配置された高い固有抵抗のネマチック液晶混合物を形
成する、２枚の面平行外板を有するＳＴＮまたはＭＬＣ
ディスプレイ）、およびこの媒体を電気光学的の目的に
使用することに関する。本発明による混合物は同じくＩ
ＰＳへの応用（面内スイッチ）にも適している。

【００２８】本発明による液晶混合物は有効なパラメー
ター範囲の顕著な拡張を容易にする。透明点、回転粘度
γ₁、および誘電体異方性の到達可能な組み合せは従来
技術の物質よりもはるかに優れている。高い透明点、低
温でのネマチック相および高いΔε値に対する要求は従
来不満足な程度にしか達成されていなかった。例えば、
ＭＬＣ−６４２４のようなシステムは本発明による混合
物と同様な性質を持っているが、回転粘度γ₁について
は明らかに劣る値を有している。その他の混合物システ
ムは相当な流動粘度ｖ２０およびΔε値を持っている
が、６０℃の範囲の透明点しか有していない。

【００２９】本発明による液晶混合物は、８０℃以上、
好ましくは９０℃以上、特に好ましくは１００℃以上の
透明点、そして同様にΔε≧６、好ましくは≧８の誘電
体異方性値、そして、最小−２０℃、好ましくは、最小
−３０℃、特に好ましくは最小−４０℃のネマチック相
を維持しつつ高い固有抵抗値の達成を可能にするもので
あり、このことは優れたＳＴＮおよびＭＬＣディスプレ
イの製造を可能にするものである。特に、この混合物は
低い操作電圧を特徴としている。ＴＮしきい値は２．０
Ｖ以下、好ましくは１．５Ｖ以下、特に好ましくは１．
３Ｖ以下である。

【００３０】本発明による混合物の成分を適切に選択す
ることにより、高いしきい値電圧で達成される高い透明
点（例えば、１１０℃以上）または低いしきい値電圧で
達成される低い透明点を、その他の有利な性質を保持し
ながら得られることは云うまでもない。同様に、粘度が
対応して少し増加すれば、比較的高いΔε値の混合物、
したがって、比較的低いしきい値の混合物を得ることが
できる。本発明によるＭＬＣディスプレイはGoochおよ
びTarryの第一透過（transmission）最小値で動作する
のが好ましい（C. H. GoochおよびH. A. Tarry, Electr
on. Lett. 10, 2-4, 1974; C. H. GoochおよびH. A. Ta
rry, Appl. Phys., Vol. 8, 1575-1584, 1975）。この
場合には、特に好ましい電気光学的性質、例えば同様な
ディスプレイにおけるのと同じしきい値電圧で高勾配の
特性曲線、および低角度依存性のコントラストのほか
に、第２最小値において低い誘電体異方性で充分であ
る。このことは、シアノ化合物含有混合物を使用するよ
りも本発明による混合物を使用して、第１最小値で非常
に高い固有抵抗を達成できることである。当業者は個々
の成分、およびその重量割合を適当に選択することによ
り、ＭＬＣディスプレイに前もって特定された層厚さに
必要な複屈折となすための簡単な慣用方法を使用するこ
とができる。

【００３１】２０℃での流動粘度ｖ₂₀は、好ましくは＜
６０ｍｍ２^s-1、特に好ましくは＜５０ｍｍ２^s-1であ
る。本発明による混合物の２０℃における回転粘度γ₁
は、好ましくは＜２００ｍＰａ．ｓ、特に好ましくは＜
１８０ｍＰａ．ｓである。ネマチック相領域は、好まし
くは少なくとも９０°、特に少なくとも１００°であ
る。この領域は、好ましくは少なくとも−２０°から＋
８０°にわたっている。

【００３２】容量保持率（capacity holding ratio; H
R）の測定（S. Matsumoto等、液晶5,1320 (1989); K. N
iwa等、Proc. SID Conference, サンフランシスコ、Jun
e 1984, p. 304 (1984); G. Weber等、液晶5, 1381 (19
89)）は、式Ｉで表される化合物からなる本発明の混合
物が、式Ｉで表される化合物を式

【化９】 のシアノフェニルシクロヘキサンまたは式

【化１０】 のエステルによって置換した同様な混合物の場合より
も、温度増加に伴うＨＲの減少が相当に少ないことを示
している。

【００３３】本発明による混合物の紫外線安定性も相当
に良好であり、すなわち紫外線照射に曝したときにＨＲ
の減少が非常に少ないことを示す。本発明による媒体
は、一般式Ｉで表される複数（好ましくは２種またはそ
れ以上）の化合物を基材とするのが好ましい。すなわ
ち、これらの化合物の割合は、５％から９５％、好まし
くは１０％から６０％、そして特に好ましくは１５％か
ら５０％の範囲の内にある。式ＩからＸＶＩＩＩおよび
本発明による媒体中に使用することのできるその下位式
で表されるそれぞれの化合物は、既知であるかまたは既
知の化合物と同様に製造することができる。

【００３４】好ましい例を以下に示す。−式Ｉ１からＩ
１３で表される１種またはそれ以上の化合物からなる媒
体

【化１１】

【００３５】

【化１２】

【００３６】

【化１３】

【００３７】（式中、Ｘは好ましくは

【外１】 である）

【００３８】−一般式ＩIからＶＩＩＩからなる群から
選択された１種またはそれ以上の化合物をさらに含む媒
体：

【化１４】

【００３９】（式中、それぞれの基は以下の意味を持
つ。Ｒ⁰： それぞれ９個までの炭素素子を有するｎ−
アルキル基、オキサアルキル基、フルオロアルキル基ま
たはアルケニル基、Ｘ⁰： Ｆ、Ｃｌ、１個から６個の
炭素素子を有するハロゲン化アルキル基、アルケニル
基、またはアルコキシ基、Ｚ⁰： −Ｃ₂Ｈ₄−、−ＣＨ₂
Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＨ₂−、−ＯＣＦ₂−、−ＣＦ
₂Ｏ−、または−Ｃ₂Ｆ₄−、Ｙ¹、Ｙ²、Ｙ³およびＹ⁴：
それぞれ互いに独立してＨまたはＦ、ｒ： ０または
１）。

【００４０】式ＩＶで表される化合物は、好ましくは

【化１５】

【００４１】−一般式ＩＸからＸＶＩＩＩの群から選択
した１種またはそれ以上の化合物をさらに含む媒体

【化１６】

【００４２】

【化１７】

【００４３】（式中、Ｒ⁰、Ｘ⁰、Ｙ¹およびＹ²はそれぞ
れ互いに独立して請求項２に定義した通りであり、Ｘ⁰
は好ましくはＦ、Ｃｌ、ＣＦ₃、ＯＣＦ₃、ＯＣＨＦ₂で
あり、Ｒ ⁰は好ましくはそれぞれ６個までの炭素素子を
有するアルキル基、オキサアルキル基、フルオロアルキ
ル基またはアルケニル基である）。−式Ａ−１からＡ−
６で表される縮合環を持った１種、またはそれ以上の化
合物をさらに含む媒体、

【化１８】 （式中、Ｒ⁰は請求項２に定義した通りである。）

【００４４】−式Ａ−１からＡ−６で表される化合物の
割合が０から２０重量％、好ましくは３から１５重量
％、特に３から１０重量％である。−式ＩからＶＩＩＩ
で表される化合物の割合が全混合物中で少なくとも３０
重量％、好ましくは少なくとも５０重量％である。−式
Ｉで表される化合物の割合が全混合物中で１から５０重
量％、好ましくは２から３０重量％、そして特に５から
２５重量％である。−式ＩＩからＶＩＩＩの化合物の割
合が全混合物中で２０から８０重量％である。

【００４５】

【化１９】

【００４６】−媒体は、式ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、Ｖ
Ｉ、ＶＩＩ、またはＶＩＩＩで表される１種またはそれ
以上の化合物を含む。Ｒ⁰は、２個から７個の炭素原子
を有する直鎖状アルキル基またはアルケニル基である。 −媒体は、本質的に式ＩからＶＩＩＩで表される化合物
からなる。 −媒体は、式Ｉで表される１個、２個または３個の化合
物から好ましくはなる。 −媒体は、式Ｉにおいて、Ｒ¹がメチル基、エチル基、
ｎ−Ｃ₃Ｈ₇、ｎ−Ｃ₄Ｈ₉、ｎ−Ｃ₅Ｈ_１１、またはｎ−
Ｃ₆Ｈ_１３である化合物の混合物からなる。 −媒体は、好ましくは、一般式ＸＩＸからＸＸＩＩで表
される以下の群から好ましくは選択された化合物をさら
に含む

【００４７】

【化２０】 （式中、Ｒ⁰およびＸ⁰は前記の通りであり、１，４−フ
ェニレン環はメチル基、ＣＮ、塩素またはフッ素によっ
て置換されていてもよい。１，４−フェニレン環は好ま
しくはフッ素原子によって単置換または多置換されてい
る）。

【００４８】−媒体は、好ましくは、式ＸＸＩＩＩで表
される炭素環式２核化合物からなる

【化２１】 （式中、

【化２２】 は、それぞれ互いに独立して

【化２３】 Ｚ^0'は単結合、−Ｃ₂Ｈ₄−、−Ｃ₄Ｈ₈−、−ＣＯＯ−、
−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＦ₂Ｏ−、または−ＯＣＦ₂−であ
り、ｒ⁰は１または２であり、Ｒ^0'はＲ⁰について定義し
た通りであり、Ｘ^0''はＯＣＦ₃、Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ₃、ア
ルキル基またはアルコキシ基である）。

【００４９】−式ＸＸＩＩＩで表される好ましい下位式
は、

【化２４】 である。

【００５０】−式ＸＸＩＩＩのうち、特に好ましい下位
式は、

【化２５】 （式中、アルキル基は、１個から８個の炭素原子、特に
２個から５個の炭素原子を有する直鎖状アルキル基であ
る）である。 −媒体は、式ＸＸＩＩＩで表される好ましくは、２〜３
種の化合物からなる。 −本発明による媒体中の式ＸＸＩＩＩで表される化合物
の割合が、５〜４０重量％、特に５〜３５重量％である
もの。 −式Ｉのもの：（ＩＩ＋ＩＩＩ＋ＩＶ＋Ｖ＋ＶＩ＋ＶＩ
Ｉ＋ＶＩＩＩ）のものの重量比は好ましくは１：１０〜
１０：１である。 −媒体は、一般式Ｉ〜ＸＶＩＩＩの群から選択された化
合物から本質的になる。

【００５１】「アルキル」の語は、１個から７個の炭素
原子を有する直鎖状および分枝状アルキル基を包含する
ものであり、特に直鎖状の基はメチル基、エチル基、プ
ロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基およびヘ
プチル基である。２個から５個の炭素原子を有する基が
一般に好ましい。

【００５２】「アルケニル」の語は、２個から７個の炭
素原子を有する直鎖状および分枝状アルケニル基を包含
し、特に直鎖状基である。特に、アルケニル基は、Ｃ₂
〜Ｃ₇−１Ｅ−アルケニル基、Ｃ₄〜Ｃ₇−３Ｅ−アルケ
ニル基、Ｃ₅〜Ｃ₇−４−アルケニル基、Ｃ₆〜Ｃ₇−５−
アルケニル基およびＣ₇−６−アルケニル基、特にＣ₂〜
Ｃ₇−１Ｅ−アルケニル基、Ｃ₄〜Ｃ₇−３Ｅ−アルケニ
ル基、およびＣ₅〜Ｃ₇−４−アルケニル基である。好ま
しいアルケニル基は、例えばビニル基、１Ｅ−プロぺニ
ル基、１Ｅ−ブテニル基、１Ｅ−ペンテニル基、１Ｅ−
ヘキセニル基、１Ｅ−ヘプテニル基、３−ブテニル基、
３Ｅ−ペンテニル基、３Ｅ−ヘキセニル基、３Ｅ−ヘプ
テニル基、４−ペンテニル基、４Ｚ−ヘキセニル基、４
Ｅ−ヘキセニル基、４Ｚ−ヘプテニル基、５−ヘキセニ
ル基、６−ヘプテニル基などである。５個までの炭素原
子を有する基が一般に好ましい。

【００５３】「フルオロアルキル」の語は、好ましくは
末端フッ素原子を含有する直鎖状基を包含し、例えばフ
ルオロメチル基、２−フルオロエチル基、３−フルオロ
プロピル基、４−フルオロブチル基、５−フロオロペン
チル基、６−フルオロヘキシル基および７−フルオロヘ
プチル基である。しかしながら、他の位置のフッ素も排
除されない。

【００５４】「オキサアルキル」の語は、好ましくは式
Ｃ_nＨ_2n+1−Ｏ−（ＣＨ₂）_m（式中、ｎおよびｎはそれ
ぞれ互いに独立して１〜６であり、ｎは好ましくは１で
あり、ｍは好ましくは１〜６である）で表される直鎖状
基を包含する。

【００５５】式Ｉで表される化合物の比較的小割合を通
常の液晶物質と、特に式ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、Ｖ
Ｉ、ＶＩＩおよび／またはＶＩＩＩで表される１種また
はそれ以上と混合すると、しきい値電圧および低い複屈
折値の大きな減少が得られ、同時に低いスメクチック−
ネマチック転移温度で広いネマチック相が観察され、保
存寿命が改善されることがわかった。式Ｉで表される１
種またはそれ以上の化合物の外に、式ＩＶで表される１
種またはそれ以上の化合物、特に式ＩＶａおよび／また
はＩＶｄにおいてＸ０がＦ、ＯＣＨＦ_２またはＯＣＦ_３
であるような化合物を含む混合物が特に好ましい。式Ｉ
〜ＶＩＩＩで表される化合物は無色、かつ安定であり、
相互におよび他の液晶物質と容易に混合することができ
る。さらに、本発明の混合物は非常に高い硬化点に注目
すべきであり、回転粘度γ₁の値は比較的小さい。

【００５６】Ｒ⁰およびＸ⁰の定義を適切に選択すること
により、アドレス時間、しきい値電圧、透過率(transmi
ssion)特性曲線の勾配などを所望のように変えることが
できる。例えば、１Ｅ−アルケニル基、３Ｅ−アルケニ
ル基、２Ｅ−アルケニルオキシ基などは、アルキル基お
よびアルコキシ基と比較して、通常より短いアドレス時
間、改良されたネマチック傾向および弾性常数ｋ₃₃（曲
げ）とｋ１１（スプレイ）の間のより高い比率を与え
る。４−アルケニル基、３−アルケニル基などは一般に
アルキル基およびアルコキシ基と比較してより低いしき
い値電圧およびより低いｋ₃₃／ｋ₁₁値を与える。

【００５７】−ＣＨ₂ＣＨ₂−基は、一般に、単純な共有
結合と比較してより高いｋ₃₃／ｋ₁₁比率値を与える。よ
り高いｋ₃₃／ｋ₁₁比率値は、例えばツイスト９０゜のＴ
Ｎセルのより平らな透過率(transmission)特性曲線（灰
色色調を得るため）およびＳＴＮ、ＳＢＥおよびＯＭＩ
セルのより急な透過率特性曲線（より大きなマルチプレ
ックス性を得るため）、およびこれらの逆の場合を容易
にするものである。式ＩおよびＩＩ＋ＩＩＩ＋ＩＶ＋Ｖ
＋ＶＩ＋ＶＩＩ＋ＶＩＩＩで表される化合物の最適混合
比は、実質的に所望の性質、式Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、Ｉ
Ｖ、Ｖ、ＶＩ、ＶＩＩおよび／またはＶＩＩＩで表され
る化合物の選択、および存在し得る他の成分の選択にか
かっている。上記範囲内の適当な混合比は、場合によっ
て容易に決定することができる。

【００５８】本発明による混合物中の式Ｉ〜ＸＶＩＩＩ
で表される化合物の全量は、決定的なものではない。し
たがってこの混合物は、種々の性質を最適化するために
１種またはそれ以上のその他の成分を含有することがで
きる。しかしながら、アドレス時間およびしきい値電圧
に観察される効果は、一般に、式Ｉ〜ＸＶＩＩＩで表さ
れる化合物の全濃度が高いほど大きい。

【００５９】特に好ましい実施態様において、本発明に
よる媒体は、式ＩＩ〜ＶＩＩＩ（好ましくは、ＩＩ、Ｉ
ＩＩおよび／またはＩＶ、特にＩＶａ；式中、Ｘ⁰は
Ｆ、ＯＣＦ₃、ＯＣＨＦ₂、ＯＣＨ＝ＣＦ₂、ＯＣＦ＝Ｃ
Ｆ₂またはＯＣＦ₂−ＣＦ₂Ｈである）で表される化合物
を含む。式Ｉで表される化合物による好ましい相乗効果
は、特に有利な性質をもたらす。特に、式Ｉで表される
化合物および式ＩＶａで表される化合物からなる混合物
は、その低いしきい値電圧によって優れている。

【００６０】偏光子(polarizer)、電極基板および表面
処理した電極からなる本発明によるＭＬＣディスプレイ
の構成は、この型のディスプレイにおける従来の構造に
対応するものである。ここで従来の構造という語は広義
に解釈され、ＭＬＣディスプレイの総ての誘導物および
変形物、特にポリ−Ｓｉ ＴＦＴＳまたはＭＩＭｓに基
づくマトリックスディスプレイ素子を包含するものであ
る。しかしながら、本発明によるディスプレイとねじれ
ネマチックセルに基づく従来のものとの間の本質的な相
違は、液晶層における液晶パラメーターの選択である。

【００６１】本発明により使用することのできる液晶混
合物は、それ自体は通常の方法で製造される。一般によ
り少ない量で使用される所望量の成分が、便宜的に高め
た温度で、主要成分をなす成分中に溶解する。各成分を
有機溶剤、例えばアセトン、クロロホルムまたはメタノ
ール中の溶液を混合するか、または充分混合した後に例
えば蒸留により再び溶剤を除去することもできる。この
誘電体類は、当業者にとって公知であり、文献に記載さ
れているその他の添加剤を含有することができる。例え
ば０％〜１５％の多色染料またはキラル・ドープを添加
することができる。

【００６２】Ｃは結晶相を示し、Ｓはスメクチック相、
Ｓ_cはスメクチックＣ相、Ｎはネマチック相そしてＩは
等方相を示す。Ｖ₁₀は、１０％透過(transmission;板面
に垂直な視角)の電圧である。ｔ_onとｔ_offはＶ₁₀値の
２．５倍に相当する操作電圧におけるスイッチオン時間
であり、ｔ_offはスイッチオフ時間である。Δｎは光学
異方性であり、ｎ₀は、屈折率である。Δεは誘電率異
方性である（Δε＝ε_││−ε_⊥；ここでε_││は分子
長軸に平行な誘電率であり、ε_⊥はこれに垂直な誘電率
である）。電気光学データは、特記しない限り、２０℃
で第１最小値（すなわち０．５のｄ×Δｎ値で）ＴＮセ
ル内で測定した。光学データを特記しない限り２０℃で
測定した。

【００６３】本願および以下の実施例において、液晶化
合物の構造は頭文字語によって示され、以下の表Ａおよ
びＢの化学式に変えられる。すべての基Ｃ_nＨ_2n+1およ
びＣ_mＨ_2m+1はそれぞれｎ個またはｍ個の炭素原子を有
する直鎖状アルキル基である。ｎおよびｍはそれぞれ
０、１、２、３、４、５、６または７である。表Ｂの記
号は自明である。表Ａには基本構造の頭文字語のみが記
載してある。それぞれの場合において、基本構造の頭文
字語の次に、置換基の記号Ｒ^１、Ｒ^２、Ｌ^１およびＬ^２
が付けられ、ハイフンで分けられている。

【００６４】

【表１】 本発明による混合物の概念の好ましい混合成分を表Ａお
よびＢに示す。

【００６５】

【表２】

【００６６】

【表３】

【００６７】

【表４】

【００６８】

【表５】

【００６９】

【表６】 表Ｃ 表Ｃは、本発明による混合物に通常添加される可能なド
ーピング剤を示している。

【００７０】

【表７】

【００７１】

【表８】

【００７２】特に好ましい混合物は、式Ｉで表される１
種またはそれ以上の化合物の外に、表Ｂの１種、２種、
３種、４種、５種またはそれ以上の化合物を含有する。

【００７３】以下の実施例は、本発明を説明するための
ものであって、本発明を制限するものではない。前記お
よび後記の％は重量％である。温度はすべて℃であり、
ｍ．ｐ．は融点、ｃ．ｐ．は透明点である。さらに、Ｃ
は結晶状態、Ｎはネマチック相、Ｓはスメクチック相、
そしてＩは等方相である。これらの記号の間のデータは
転移温度である。Δｎは光学異方性（５８９ｎｍ、２０
℃）である。流動粘度ｖ₂₀（ｍｍ²／秒）および回転粘
度γ₁（ｍＰａ．ｓ）はそれぞれ２０℃で測定した。

【００７４】

【表９】

【００７５】

【表１０】

【００７６】

【表１１】

【００７７】

【表１２】

【００７８】

【表１３】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591032596 Ｆｒａｎｋｆｕｒｔｅｒ Ｓｔｒ． 250, Ｄ−64293 Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｆｅｄ ｅｒａｌ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｇｅ ｒｍａｎｙ (72)発明者 ミヒャエル・ヘックマイヤー ドイツ連邦共和国 デー−64293 ダルム シュタット フランクフルター シュトラ ーセ 250 (72)発明者 ピール・キルシュ ドイツ連邦共和国 デー−64293 ダルム シュタット フランクフルター シュトラ ーセ 250 (72)発明者 ブリギッテ・シューラー ドイツ連邦共和国 デー−64293 ダルム シュタット フランクフルター シュトラ ーセ 250 (72)発明者 アヒム・ゲッツ ドイツ連邦共和国 デー−64293 ダルム シュタット フランクフルター シュトラ ーセ 250

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正の誘電体異方性を持った極性化合物の
   混合物を基材とする液晶媒体であって、該液晶媒体が一
   般式Ｉ 【化１】 （式中、Ｒ¹は１個から１２個の炭素原子を有するアル
   キル基であり、このアルキル基は非置換か、または、Ｃ
   ＮまたはＣＦ_３により単置換されているか、または、ハ
   ロゲンにより少なくとも単置換され、また、これらの基
   の中の１個または２以上のＣＨ_２基が互いに独立して、 【化２】 【化３】 により、酸素原子が互いに直結しないように置換されて
   いてもよく、Ｌ^1〜4はそれぞれ互いに独立してＨまたは
   Ｆであり、ＸはＦ、Ｃｌ、ＣＨ、ＯＣＮ、ＮＣＳ、ＳＣ
   Ｎ、６個までの炭素原子を有するハロゲン化アルキル
   基、ハロゲン化アルケニル基、ハロゲン化アルコキシ
   基、またはハロゲン化アルケニルオキシ基であり、Ｕは
   ０または１である）で表される１種、またはそれ以上の
   化合物を含むことを特徴とする、前記液晶媒体。
2. 【請求項２】 さらに一般式ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、
   ＶＩ、ＶＩＩおよびＶＩＩＩ 【化４】 （式中、個々の基は次の意味を持ち、 Ｒ⁰：夫々９個までの炭素原子を有するｎ−アルキル
   基、オキサアルキル基、フルオロアルキル基またはアル
   ケニル基、 Ｘ⁰：Ｆ、Ｃｌ、１個から６個の炭素原子を有するハロ
   ゲン化アルキル基、アルケニル基またはアルコキシ基、 Ｚ⁰：−Ｃ₂Ｈ₄−、−ＣＨ₂Ｏ−、−ＯＣＨ₂−、−ＣＯ
   Ｏ−、−ＯＣＦ₂−、−ＣＦ₂Ｏ−または−Ｃ₂Ｆ₄−、 Ｙ¹およびＹ²：いずれも互いに独立してＨまたはＦ、 ｒ：０または１となる）で表される化合物からなる群か
   ら選択した１種、または２以上の化合物を含むことを特
   徴とする、請求項１に記載の液晶媒体。
3. 【請求項３】 一般式ＩからＶＩＩＩで表される化合物
   の割合が、全混合物の少なくとも３０重量％であること
   を特徴とする、請求項２に記載の液晶媒体。
4. 【請求項４】 一般式Ｉで表される化合物の割合が、全
   混合物の１重量％から５０重量％であることを特徴とす
   る、請求項１または２記載の液晶媒体。
5. 【請求項５】 一般式ＩＩからＶＩＩＩで表される化合
   物の割合が、全混合物の２０重量％から８０重量％であ
   ることを特徴とする、請求項２または３に記載の液晶媒
   体。
6. 【請求項６】 式ＩＶａおよび／またはＩＶｄ 【化５】 （式中、Ｒ⁰、Ｘ⁰およびＹ²は請求項２に定義した通り
   である。）で表される１種または２以上の化合物をさら
   に含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記
   載の液晶媒体。
7. 【請求項７】 Ｘ⁰がＦ、ＯＣＨＦ₂またはＯＣＦ₃であ
   り、Ｙ²がＨまたはＦであることを特徴とする、請求項
   ２または６に記載の液晶媒体。
8. 【請求項８】 式Ｉで表される化合物のＲ¹が直鎖状ア
   ルキル基であることを特徴とする請求項１〜７のいずれ
   かに記載の液晶媒体。
9. 【請求項９】 請求項１に記載の液晶媒体の電気光学的
   目的への使用。
10. 【請求項１０】 請求項１に記載の液晶媒体を含有する
    電気光学的液晶ディスプレイ。